信号隔离器应用培训.pdf

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隔离器在化工冶金行业的应用
何晓峰
摘要：仪表信号传输采用隔离技术对系统的安全具有十分重要的作用。文章主要
介绍了当前隔离器技术在冶金行业的主要应用及隔离器微型化的趋势。
关键词：冶金行业、隔离器、微型化
Abstract：Itisimportanttouseisolationtechnologyinthesignal
transportationofinstrumentforthesafetyofwholesystem.Thearticle
mainlyintroducestheapplicationofisolationtechnologyandthe
micromationtrendofisolationpartsinthemetallurgyindustry.
Keywords:MetallurgyIndustry;IsolationParts；Micromation
一：隔离器主要功能
冶金行业过程控制中，使用隔离器的主要目的如图1所示。过程模拟信号尤
其是小功率的模拟信号传输中受各种外部因素的影响，如距离、干扰以及不同信
号之间的相互匹配。只有确保这些模拟信号在传输过程中精确传输，整个自动化
系统才能发挥应有功效，保证过程控制平安可靠。

常见问题解决方案

RL
传输路径长
信号放大
负载电阻大RB

U
不同的模拟信号
I信号匹配

接地回路/
电隔离
接地点电位差

耦合干扰信号滤波

图1隔离器的主要功能

随着技术标准的发展，各类设备仪表厂商大多采用二线制4-20mA信号。除了
温度等物理信号隔离变送器外，在冶金行业使用隔离器的主要目的也逐渐转为信
号隔离及抗干扰，以保护控制回路中各类系统和仪表，抑制公共接地、变频器、
电磁阀及不明脉冲对设备的干扰。

1）隔离
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自动化系统中所使用的各类型设备，有的是集中安装在控制室，有的是安装
在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电
磁环境中。出于安全目的各类设备仪表必须接地，但又产生设备之间的电势差，
如图2所示。这种由于接地电势差形成的回路，除了影响精度外，还给控制系统
带来隐患。一旦控制回路出现电涌冲击，回路中的关联设备将无一幸免。

图2典型接地电势差

采用三端隔离器技术，可以有效避免以上问题，如图3所示，在各个过程环
节中使用信号隔离器，断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而
彻底解决地环路的问题

图3信号传输隔离技术

例如某厂高炉车间年代较长，据其维护人员介绍，由于高炉项目上马时，没
有重视隔离器的作用和考虑到成本问题，没有采用隔离器进行电气隔离，平时经
常经常发生信号波动现象，尤其阴雨天气，现场设备短路故障易造成PLC卡件连
串被烧坏情况，损失严重。在09年的技改中，因为空间有限，为了不影响柜内
原有设备布局，采用了菲尼克斯电气超薄隔离器，至今没有发生PLC卡件被烧坏
的情况。
2）抗耦合干扰
由于冶金工业广泛使用变频器及电机等设备，电磁辐射严重，信号传输经过
这些区域时容易产生耦合干扰。除了采用屏蔽线缆或信号线与动力线分开铺设
外，对一些重要模拟量信号，如图4所示，必须采用隔离器的方式。例如，某
球团造球车间尽管采用了屏蔽线缆传输信号，但在电机变频工作时仍受到干扰，
造成PLC卡件采集数据严重失真。通过隔离器，屏蔽干扰源对PLC卡件的影响，
保证了数据的稳定性和可靠性。
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PLC

图4抗干扰原理图
近几年冶金行业新上诸多大型项目，其规模越来越大，设备越来越多，需要
更多的控制检测信号以满足工艺和效率不断改进的要求。这么多信号分布于工厂
各个区域，一定要注意信号之间的隔离，尽量避免各类干扰带来的损失。
二：隔离器选择的相关注意事项
由于隔离技术在信号传输中起着至关重要的作用，在选用隔离器时，也要依
据功能要求选择相应隔离器种类，如信号隔离；一入多出隔离；配电隔离；温度
隔离变送；无源隔离等类型。
此外，还需注重隔离器的品质，尤其在系统关键部位。隔离器的品质参数主
要有精度、功耗、噪音、绝缘强度等。例如，某烧结厂采用皮带秤计量给矿量，
虽然采用了隔离器传输称重4-20mA信号，但由于不注重隔离器的精度要求，导致
给矿量计量误差较大，即意味着在生产过程中，矿